[发明专利]丁烷异构化和离子液体催化烷基化的集成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种丁烷异构化和离子液体催化烷基化的集成方法。

背景

传统的链烷烃-烯烃烷基化装置可与传统的正丁烷异构化装置结合 使用以为烷基化装置提供额外的原料（异链烷烃）。传统的正丁烷异构化 方法使用AlCl₃催化剂或铂-氧化铝催化剂加HCl。由于所述异构化催化 剂对湿气敏感，传统的正丁烷异构化方法需要大量的进料干燥。

在传统的烷基化方法中氢氟酸（HF）作为催化剂用于高辛烷值汽油、 馏分油和润滑基础油的生产。例如与HF的挥发性相关的HF的危害，是 有据可查的。使用添加剂来降低HF的挥发性是昂贵的且不消除在装置中 对大量HF的需求。开发更安全、替代性的催化剂的努力已经遇到了严峻 的挑战。将HF烷基化单元转变成使用硫酸（H₂SO₄）作为催化剂需要显著 增加的资本和操作费用，且同时引入了与高腐蚀性浓H₂SO₄相关的危害。 此外，固体烷基化催化剂已被证明由于快速结垢和失活难以商业化。

在烷基化方法中替代性的催化体系来代替传统的HF和H₂SO₄催化剂 的探索已被在学术和工业机构的不同的团队研究。到目前为止，没有施 行该方法的替代性的催化剂已经商业化。

最近在金属卤化物离子液体催化剂作为HF和H₂SO₄催化剂的替代物 方面有相当大的兴趣。作为例子，在授予Timken等人的美国专利号 7432408中公布了离子液体催化的异链烷烃与烯烃的烷基化。此外，授 予Elomari等人的美国专利号7572943公开了离子液体催化的烯烃的低 聚和所得到的低聚物与异链烷烃的烷基化来生成烷基化的烯烃低聚物。

图1A示意性地表示出根据现有技术的传统的正丁烷异构化装置10。 传统的正丁烷异构化装置10包括进料干燥机12、异构化反应器14、气/ 液分离单元16、蒸馏单元18和碱（KOH或NaOH）处理单元20。将干燥 的正丁烷或含有大量正丁烷的混合丁烷料流与干燥H₂一起进料到异构化 反应器14中。H₂和HCl通过气/液分离单元16从反应器流出物中除去。 将得到的烃流出物（异构化的丁烷混合物）送入到蒸馏单元18中以将正 丁烷与异丁烷产物分离开。将所述异丁烷料流在碱处理单元20中处理以 除去异丁烷产物料流中残留的氯，然后送到传统的HF或H₂SO₄烷基化装 置中（见，例如，图1B和1C）。

图1B示意性地表示出根据现有技术的与传统的丁烷异构化装置相关 的传统的HF烷基化装置30。HF烷基化装置30可包括进料处理单元32、 HF烷基化反应器34、HF沉降器36、HF换热器38、HF再生单元40、分 馏单元42和产物处理单元44。将含烯烃的料流与来自传统的丁烷异构 化装置的含有异丁烷的料流一起进料到HF反应器34中（见，例如，图 1A）。来自HF反应器34的流出物通过HF沉降器36分离成烃相和HF相。 所述HF相通过HF换热器38再循环到HF反应器34中。所述烃相通过蒸 馏单元42分馏，且一种或多种馏分通过产物处理单元44处理以提供一 种或多种产物。

图1C示意性地表示出也根据现有技术的与传统的丁烷异构化装置相 关的传统的H₂SO₄烷基化单元30’。H₂SO₄烷基化装置30’可包括H₂SO₄烷 基化反应器34’、酸沉降器36’、酸洗容器24、碱性水洗容器26、冷冻 单元28、分馏单元42’和产物处理单元44’。将含烯烃的料流和来自传 统的丁烷异构化装置的含有异丁烷的料流一起进料到H₂SO₄反应器34’中 （见，例如，图1A）。来自H₂SO₄反应器34’的流出物通过酸沉淀器36’ 分离为烃相和酸相。所述酸相的一部分再循环到H₂SO₄反应器34’中。所 述酸相的另一部分可被移出用于酸再生。分馏单元42’分馏所述烃相以 提供一种或多种用于通过产物处理单元44’处理的产物。